铁磁性

铁磁性物理现象,某些电卸货材料强烈吸引别人。两种材料在自然界中发现,天然磁石(或磁铁矿的氧化铁、铁₃O₄)和铁,有能力收购这样的吸引人的权力,他们通常被称为自然铁磁体。他们发现了2000多年前,所有的早期科学研究磁性对这些材料进行了。今天,铁磁材料被用于各种设备日常life-e.g至关重要。电动马达和发电机,变形金刚,电话,喇叭。

铁磁性是一种磁性与铁相关联,钴,镍,一些合金或化合物包含一个或多个元素。它也发生在钆和其他一些稀土元素。与其他物质相比,铁磁材料磁化容易,在强磁场磁化方法称为饱和的明确限制。当一个应用领域,然后移除,磁化不返回到原来的值;这种现象被称为磁滞。当加热到一定温度被称为居里点铁磁材料,这是不同的物质,失去他们的特征属性和不再是磁性;然而,他们成为铁磁再次冷却。

铁磁材料的磁性是由的对齐模式造成的组成原子,它作为基本的电磁铁。一些种类的原子拥有一个磁矩;也就是说,这样一个原子本身是一个小学电磁铁的运动产生的电子对其核的自旋的电子。低于居里点,原子像小磁铁在铁磁材料自发地调整自己。他们成为面向同一方向,所以,他们的磁场相辅相成的。

铁磁材料的一个要求是,其原子或离子永磁力矩。原子的磁矩来自电子,因为核贡献可以忽略不计。铁磁性的另一个要求是quantummechanical影响使许多原子的磁矩相互平行。根据泡利不相容原理,不能有两个电子在同一位置旋转面向同一方向。他们必须反平行的旋转。在附近的电子在原子,如果反平行的两个电子,这意味着两个电子将有一个强大的排斥力相互靠近。通过旋转,因此他们的磁矩是平行的,这种材料在低能量配置比附近的电子施加强大的排斥力。如果没有这些量子力学效应,原子将无序热骚动,邻近原子的时刻会互相中和,和铁磁材料的大型磁矩特点将不存在。

有充分的证据表明,一些原子或离子有一个永久的磁矩,可能见偶极子组成的一个积极的、或北磁极与消极的分离,或南磁极。铁磁物质的大原子磁矩之间的耦合会导致某种程度的偶极排列,因此净磁化。

法国物理学家Pierre-Ernest韦斯假定一种大规模的磁场为铁磁物质称为域结构。根据他的理论,铁磁固体由大量的小区域,或域,以便所有的原子或离子的磁矩是一致的。如果这些领域的合成的时刻是随机的,整个对象不会显示磁性,但外部应用磁化场,根据其力量,旋转一个接一个的领域与外磁场,导致对齐对齐域生长不结盟为代价的。在限制状态称为饱和,将整个对象组成一个域。

域结构可以直接观察到。在一个技术,一个胶体解决小磁性粒子,通常是磁铁矿,放在一个铁磁物质的表面。表面存在两极时,粒子倾向于集中在某些地区形成一个模式是很容易被观测到的光显微镜。域模式也被观察到的偏振光,极化中子,电子束,x射线。

在许多铁磁物质的偶极矩平行排列的强耦合。这是基本金属的磁性安排发现铁(Fe)、镍(镍),和钴(Co)和合金与另一个和一些其他元素。这些材料还构成最大的铁磁体常用。另一个元素,拥有共线点是稀土金属钆(Gd),铽(Tb)镝(Dy),但是最后两个成为铁磁物质仅低于室温。组成的合金,虽然不是刚刚提到的任何元素,然而有一个平行的时间安排。这方面的一个例子赫斯勒合金CuAlMn₃,锰(Mn)原子磁矩,尽管锰金属本身不是铁磁。

几个具有离子结合化合物发现了铁磁。这些化合物是电绝缘体;其他人的电导率大小的典型半导体。这些化合物包括硫属化合物的化合物氧气,硫,硒,或碲)、卤化物(化合物氟,氯,溴,或碘),他们的组合。这些材料的离子与永久偶极矩锰、铬(Cr)和铕(欧盟);其余的是抗磁性。在低温下,稀土金属钬(Ho)和铒(Er)有一个非平行的时刻安排,产生大量自发磁化强度。一些离子化合物尖晶石晶体结构还具有铁磁订购。导致一个不同的结构自发的磁化的铥(Tm)低于32 K (K)。

高于居里点(也称为居里温度),自发磁化的铁磁材料消失,变成了顺(即。,it remains weakly magnetic). This occurs because the热能就足以克服材料的内部调整力量。一些重要的铁磁体的居里温度:铁、1043 K;钴、1394 K;镍、631 K;和钆,293 K。